張?jiān)?/p>
摘 要:解析幾何是用代數(shù)方法研究幾何問題的重要學(xué)科. 解析幾何中的直線過定點(diǎn)問題,有關(guān)定值(最值)問題正在成為各級考試的熱點(diǎn),備受命題者的青睞. 本文利用研究圓錐曲線性質(zhì)的一般方法:設(shè)方程,聯(lián)立方程組,消元,利用一元二次方程根與系數(shù)的關(guān)系以及設(shè)而不求法,得到了圓錐曲線中滿足一定條件的直線過定點(diǎn)的一組優(yōu)美的統(tǒng)一性質(zhì).
關(guān)鍵詞:圓錐曲線;過定點(diǎn);統(tǒng)一性質(zhì)
圓錐曲線有著眾多的優(yōu)美性質(zhì),只要我們善于探究和思考,就會發(fā)現(xiàn)它,它如同一道美麗的風(fēng)景愉悅了我們的身心.在對圓錐曲線的研究中,筆者發(fā)現(xiàn)圓錐曲線的一組優(yōu)美統(tǒng)一的性質(zhì),現(xiàn)敘述如下:
性質(zhì)1 設(shè)A,B是拋物線y2=2px(p>0)上異于原點(diǎn)O的兩個(gè)不同點(diǎn),直線OA,OB的傾斜角分別為α,β,且α+β=,則直線AB恒過定點(diǎn)M(-2p,0).
證明:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題意得x1≠x2(否則α+β=π)且x1x2≠0,所以直線AB的斜率存在.設(shè)直線AB的方程為y=kx+b,則將y=kx+b與y2=2px聯(lián)立消去y,得k2x2+(2kb-2p)x+b2=0,由韋達(dá)定理得x1x2=. 當(dāng)α+β=時(shí),tanαtanβ=1,所以·=1,即x1x2=y1y2. 又y1y2==2p,所以=2p,=2p,b=2pk. 因此直線AB的方程為y=kx+2pk,即y=k(x+2p). 所以直線AB恒過定點(diǎn)M(-2p,0).
性質(zhì)2 設(shè)A,B是橢圓+=1(a>b>0)上異于頂點(diǎn)A1(-a,0)的兩個(gè)不同點(diǎn),直線A1A,A1B的傾斜角分別為α,β,且α+β=,則直線AB恒過定點(diǎn)M-,0.
證明:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題意得x1≠x2(否則α+β=π)且x1≠-a,x2≠-a,所以直線AB的斜率存在.設(shè)直線AB的方程為y=kx+t,則將y=kx+t與+=1聯(lián)立消去y,得b2x2+a2(kx+t)2-a2b2=0,整理得(b2+a2k2)x2+2a2ktx+a2t2-a2b2=0. 由韋達(dá)定理得x1+x2=,x1x2=,于是y1y2=k2x1x2+kt(x1+x2)+t2=.
又因?yàn)棣?β=,所以tanαtanβ=1,從而·=1,即x1x2+a(x1+x2)+a2=y1y2. 又將x1+x2=,x1x2=,y1y2=代入上式并整理得(t-ak)[(a2-b2)t-ak(a2+b2)]=0,易知t-ak≠0,所以t=,因此直線AB的方程為y=kx+,
即y=kx+,所以直線AB恒過定點(diǎn)M-,0.
性質(zhì)3 設(shè)A,B是雙曲線-=1(a>0,b>0)上異于頂點(diǎn)A1(-a,0)的兩個(gè)不同點(diǎn),直線A1A,A1B的傾斜角分別為α,β,且α+β=,則直線AB恒過定點(diǎn)M-,0.
證明:設(shè)A(x1,y1),B(x2,y2),由題意得x1≠x2(否則α+β=π)且x1≠-a,x2≠-a,所以直線AB的斜率存在. 設(shè)直線AB的方程為y=kx+t,則將y=kx+t與-=1聯(lián)立消去y,得b2x2-a2(kx+t)2-a2b2=0,整理得(a2k2-b2)x2+2a2ktx+a2t2+a2b2=0. 由韋達(dá)定理得x1+x2=,x1x2=,于是y1y2=k2x1x2+kt(x1+x2)+t2=.
又因?yàn)棣?β=,所以tanαtanβ=1,從而·=1,即x1x2+a(x1+x2)+a2=y1y2. 又將x1+x2=,x1x2=,y1y2=代入上式并整理得(t-ak)[(a2+b2)t-ak(a2-b2)]=0,易知t-ak≠0,所以t=,因此直線AB的方程為y=kx+,
即y=kx+,所以直線AB恒過定點(diǎn)M-,0.